(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出平面（１０）への対象（４０）を通り抜けた投影によって対象を検出する検出装置（１、３）であって、
量子（３４）を送信するために構成された送信器（５）と、送信された量子（３４）を検出するために検出平面（１０）に配置された少なくとも１つの検出器（７）とを備え、検出器（７）は、対象（４０）を通り抜けて受信された量子（３４）に依存して、少なくとも部分的に対象（４０）を投影で表す少なくとも１つの検出器信号を発生し、
検出装置（１、３）は、検出された量子について発生された検出器信号に依存して、検出された量子の量子エネルギーを表す量子信号を生成し、かつ量子信号によって表された量子エネルギーの量子エネルギー総和に対応する加算信号を発生する対象を検出する検出装置において、
検出装置（１、３）は、検出器（７）に少なくとも間接的に接続された重み付け弁別器（１２）を有し、
検出装置（１、３）は、重み付け弁別器（１２）に少なくとも間接的に接続された量子エネルギーデータセット（２４）用の一時メモリ（１８）を有し、量子エネルギーデータセット（２４）は時間的に連続して受信された量子の量子エネルギーを表し、
重み付け弁別器（１２）は、個々の受信された量子の、一時メモリ（１８）内に保持されている量子エネルギーを事前決定された分布関数に従って評価し、事前決定された分布関数に基づく評価結果を表す量子信号を発生する
ことを特徴とする対象を検出する検出装置。
【請求項２】
事前決定された分布関数は正規分布関数またはポアソン分布関数であることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
検出器（７）は、受信された量子（３４）に依存して検出器出力信号を発生するようにそれぞれ構成された多数の検出器マトリクス素子（９）を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の検出装置。
【請求項４】
検出器マトリクス素子（９）は量子を計数する半導体検出器を有していることを特徴とする請求項３記載の検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の１つに記載の検出装置（１、３）を備えるコンピュータ断層撮影装置において、
コンピュータ断層撮影装置は、各検出器マトリクス素子についての加算信号または量子信号を表す２次元データセットを生成するように構成され、かつ検出平面への対象の投影をそれぞれ表す２次元データセットから、特に逆投影によって、対象を３つの次元で表す３次元データセットを生成するように構成されていることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
検出平面（１０）への対象を通り抜けた投影によって対象（４０）を検出する方法であって、
少なくとも１つの量子が対象を通り抜けて送信され、
量子が受信され、対象を表す受信信号が発生され、
受信信号の量子エネルギーを表す量子信号が発生され、
量子信号の量子エネルギーの総和を表す加算信号が発生される
対象（４０）の検出方法において、
受信信号の量子エネルギーが、事前決定された分布関数に従って評価され、
事前決定された分布関数に基づく評価結果を表す量子信号が発生される
ことを特徴とする対象の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出平面への対象を通り抜けた投影と、コントラストおよび雑音を最適化され量子を計数する検出器とによって対象を検出する検出装置および検出方法ならびにコンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から知られている検出装置、特にコンピュータ断層撮影装置では、対象を通り抜けて投影されたＸ線を検出するための検出器の検出器出力信号の雑音は、このようにして生成された検出結果における弱いコントラストの表示が困難になるかもしくはまったく不可能になるような雑音であるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明の課題は、前述した問題点を有していない検出装置および検出方法ならびにコンピュータ断層撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、検出平面への対象を通り抜けた投影によって対象を検出する検出装置であって、量子を送信するために構成された送信器と、送信された量子を検出するために検出平面に配置された少なくとも１つの検出器とを備え、検出器は、対象を通り抜けて受信された量子に依存して、少なくとも部分的に対象を投影で表す少なくとも１つの検出器信号を発生し、検出装置は、検出された量子について発生された検出器信号に依存して、検出された量子の量子エネルギーを表す量子信号を生成し、かつ量子信号によって表された量子エネルギーの量子エネルギー総和に対応する加算信号を発生する対象を検出する検出装置において、
検出装置は、検出器に少なくとも間接的に接続された重み付け弁別器を有し、
検出装置は、重み付け弁別器に少なくとも間接的に接続された量子エネルギーデータセット用の一時メモリを有し、量子エネルギーデータセットは時間的に連続して受信された量子の量子エネルギーを表し、
重み付け弁別器は、個々の受信された量子の、一時メモリ内に保持されている量子エネルギーを事前決定された分布関数（例えば正規分布関数またはポアソン分布関数）に従って評価し、事前決定された分布関数に基づく評価結果を表す量子信号を発生する検出装置によって解決される。
この検出装置は量子を送信するように構成された送信器を有している。検出装置は、送信された量子を検出するために検出平面に配置された検出器も有し、検出器は、対象を通り抜けて受信された量子に依存して、少なくとも部分的に対象を投影で表す少なくとも１つの検出器信号を発生するように構成および配置されている。検出装置は、検出された量子について発生された検出器信号に依存して、検出された量子の量子エネルギーを表す量子信号を生成するように構成されている。検出装置は、量子信号によって表された量子エネルギーの量子エネルギー総和に対応する加算信号を発生するように構成されていると好ましい。
【０００５】
検出装置は、発生された検出器信号に依存して量子信号を発生するために、特に高速の検出電子装置を備える量子分離器を有していると好ましい。
【０００６】
検出器により検出された量子、特に検出器により検出された各量子について、量子信号を発生することによって、検出器出力信号の雑音を減らすことができる利点がある。量子信号によって表された量子エネルギーを総計して加算信号を発生することによって、すべてのエネルギーについて最適化された重み付けを実現できる利点もある。
【０００７】
有利な実施態様では、検出器は、量子、特にＸ線量子を検出し、検出された量子に依存して、少なくとも部分的に対象を表す検出器出力信号を発生するようにそれぞれ構成された多数の検出器マトリクス素子を有している。
【０００８】
検出器マトリクス素子は、量子を選別する半導体検出器を有していると好ましく、特に、ガドリニウムまたはヨウ化水銀またはテルル化ガドリニウムまたはテルル化ガドリニウム亜鉛またはこれらの組み合わせを備える半導体検出器を有していると好ましい。
【０００９】
有利な実施態様では、検出装置は、検出器に少なくとも間接的に接続された少なくとも１つの重み付け弁別器を有している。重み付け弁別器は、量子信号または量子信号に対応するデータセットを事前決定された割当規則に従って発生するように構成されている。
【００１０】
重み付け弁別器によって、各量子に離散的な量子エネルギーを割り当てることができる利点がある。
【００１１】
別の有利な実施態様では、重み付け弁別器は、ルックアップテーブルを記憶するメモリを有している。
【００１２】
ルックアップテーブルは、検出器信号値と、検出器信号値に割り当てられた量子信号値との多数の割当を含んでいる。
【００１３】
割当は、事前決定された割当規則または重み付け、特に重み付け関数を表していてよい。たとえば重み付け関数は、検出された各量子について事前決定された値を割り振ることができ、それにより、重み付け関数によって閾値弁別器が形成される。割当は量子エネルギーに依存して線形または非線形に行うことができる。
【００１４】
たとえば、事前決定された限界値を下回るまたは上回る量子エネルギーをもつ検出された量子は割り当てることができず、もしくは、事前決定された重み付け係数により事前決定された割当規則に従って割り当てることができる。
【００１５】
重み付け弁別器は、この実施態様では、メモリ内に記憶されているルックアップテーブルから、検出器信号に対応する検出器信号値を求め、ルックアップテーブルに基づいて、検出器信号値に割り当てられた量子エネルギー値を割り当てるように構成されている。さらに重み付け弁別器は、割り当てられた量子エネルギー値を表す量子信号を発生し、これを出力側に出力するように構成されている。このように、事前決定された割当規則はすでにルックアップテーブル内に実現されている。
【００１６】
有利な実施態様では、重み付け弁別器は、事前決定された割当規則に基づいて離散的な量子エネルギー値への割当によって量子信号を発生するように構成されている。量子信号はこの実施態様では離散的な量子エネルギー値を表している。
【００１７】
量子信号は、検出された量子の量子エネルギーを表す量子信号データセットによって実現されていてよい。加算信号は、量子信号によって表された量子エネルギーの量子エネルギー総和に対応する加算信号データセットによって実現されていてよい。
【００１８】
重み付け弁別器はファジー弁別によって量子信号を発生するように構成されているとさらに好ましい。この実施態様では、重み付け弁別器は不鮮明な入力パラメータ、特に検出器信号に依存して量子信号を発生することができるファジーユニットを有している。
【００１９】
検出器信号に離散的な量子エネルギー値を割り当てることによって、検出器信号の雑音を減らすことができる利点がある。
【００２０】
有利な実施態様では、重み付け弁別器は確率または確率密度に依存して量子信号を発生することができる。
【００２１】
有利な実施態様では、検出装置は、少なくとも間接的に重み付け弁別器に接続された量子エネルギーデータセット用の一時メモリを有し、この量子エネルギーデータセットは、時間的に連続して受信された量子の量子エネルギーをそれぞれ表している。
【００２２】
重み付け弁別器は、この実施態様では、個々の受信された量子の、一時メモリ内に保持されている量子エネルギーを事前決定された分布関数に従って評価し、事前決定された分布関数に基づく評価結果を表す量子信号を発生するように構成されていると好ましい。
【００２３】
事前決定された分布関数は結果として確率または確率密度を提供することができる。
【００２４】
たとえば、事前決定された分布関数は正規分布関数またはポアソン分布関数であってよい。重み付け弁別器は、事前決定された分布関数に依存して、かつ、期待値および／または標準偏差もしくは分散に依存して量子信号を発生するように構成されていると好ましい。
【００２５】
本発明は、以上に述べた種類の検出装置を備えるコンピュータ断層撮影装置にも関し、このコンピュータ断層撮影装置は、各検出器マトリクス素子についての加算信号を表す２Ｄ（２次元）データセットを生成するように構成され、かつ２Ｄデータセットから、特に逆投影によって、対象を３つの次元で表す３Ｄ（３次元）データセットを生成するように構成されている。
【００２６】
２Ｄデータセットは、それぞれ、検出平面への対象の投影を２つの次元で表している。
【００２７】
上述した種類のコンピュータ断層撮影装置は、３つの次元内の対象を少ない雑音で表す３Ｄデータセットを生成することができると好ましい。
【００２８】
検出平面は平坦であるかまたは湾曲していてよい。湾曲した検出平面の場合、検出平面は円柱壁の一部分を形成する。検出器マトリクス素子は検出平面に配置されていてよい。
【００２９】
本発明によれば、検出平面への対象を通り抜けた投影によって対象を検出する方法であって、
少なくとも１つの量子が対象を通り抜けて送信され、
量子が受信され、対象を表す受信信号が発生され、
受信信号の量子エネルギーを表す量子信号が発生され、
量子信号の量子エネルギーの総和を表す加算信号が発生される
対象の検出方法において、
受信信号の量子エネルギーが、事前決定された分布関数（例えば正規分布関数またはポアソン分布関数）に従って評価され、
事前決定された分布関数に基づく評価結果を表す量子信号が発生される
対象の検出方法にも関する。
【００３０】
この方法は、特に加算または積分によって、量子信号の量子エネルギーの総和を表す加算信号が発生されるステップを有していると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、図を参照しながら本発明について説明する。
【００３２】
図１は、対象４０を３つの次元で検出する装置１の実施例を示している。
【００３３】
装置１は検出装置３を有している。装置１または検出装置３、もしくはこの両者は、コンピュータ断層撮影装置の構成要素であってよい。
【００３４】
検出装置３は、少なくとも１つのＸ線量子３４を送信するための送信器５を有している。
【００３５】
検出装置３は、検出平面１０に配置された検出器７も有している。検出器７は多数の検出器マトリクス素子を有し、そのうち、検出器マトリクス素子９が一例として図示されている。
【００３６】
検出器マトリクス素子９は、それぞれ、対象４０を通り抜けて受信された少なくとも１つの量子３４に依存して、対象４０を少なくとも部分的に投影で表す検出器信号を発生するように構成および配置されている。
【００３７】
装置１は、入力側で受信された検出器信号に依存して少なくとも１つの量子信号を発生するように構成された量子分離器１１を有している。量子信号は受信された量子３４の量子エネルギーを表す。量子分離器１１は検出器７に少なくとも間接的に接続されている。
【００３８】
量子分離器１１は量子信号を発生するために高速の検出電子装置を有していてよい。この検出電子装置は、ピコ秒の単位のサンプリング速度で、好ましくは１００ピコ秒以下、さらに好ましくは１０ピコ秒以下、格別に好ましくは１ピコ秒以下のサンプリング速度で検出器信号をサンプリングし、そのようにして、受信された量子に対応する検出器信号の少なくとも１つの信号部分を検出するように構成されている。
【００３９】
たとえば量子分離器１１は、１秒につき１平方ミリメートルあたり量子１０9個の量子密度を有している個々の量子を、検出器信号から分離するように構成されている。
【００４０】
量子分離器１１は、入力側が接続線３３を介して検出装置３に接続され、そこで少なくとも間接的に検出器７とも接続されている。
【００４１】
装置１は、重み付け弁別器１２と、画像処理装置１４と、画像再生装置１５と、ルックアップメモリ１６と、一時メモリ１８とをも有している。
【００４２】
重み付け弁別器１２は、事前決定された割当規則に従って量子信号を発生するように構成されている。
【００４３】
本実施例では、重み付け弁別器１２は、事前決定された割当規則に従って離散的な量子エネルギー値への割当によって量子信号を発生することができる。
【００４４】
そのために重み付け弁別器１２は、接続線２８を介してルックアップメモリ１６に接続されている。ルックアップメモリ１６には、量子エネルギーデータセットおよび検出器信号データセットが記憶されている。
【００４５】
検出器信号データセット２０および量子エネルギーデータセット２２が一例として図示されている。検出器信号データセット２０は受信された量子に対応し、たとえば検出器信号振幅、検出器信号周波数、検出器信号パルスの検出器信号半値幅、あるいはこれらの組み合わせを表している。量子エネルギーデータセット２２は量子、特にＸ線量子の離散的エネルギーを表している。
【００４６】
重み付け弁別器１２は接続線２８を介してルックアップメモリ１６へアクセスし、そこに記憶されている検出器信号データセット２０および量子エネルギーデータセット２２を読み取り、検出器信号データセット２０の中から、入力側で接続線３５を介して受信された検出器信号に対応している検出器信号データセットを求める。
【００４７】
その後、重み付け弁別器１２は、事前に求めた検出器信号データセット２０に対応する量子エネルギーデータセット２２の離散的な量子エネルギーを表す量子信号を発生することができる。
【００４８】
重み付け弁別器１２は、量子信号から量子エネルギーデータセット２４を生成し、この量子エネルギーデータセット２４を接続線２５を介して一時メモリ（中間メモリとも呼ばれている）１８へ送信し、この一時メモリ１８に記憶させるように構成されている。このようにして、検出器７による検出プロセスが進行している間に、各検出器マトリクス素子９について、時間的に連続する量子エネルギーデータセット２４が一時メモリ１８に記憶される。
【００４９】
重み付け弁別器１２は、それぞれ１つの検出器マトリクス素子９に正確に対応し時間的に連続する量子エネルギーデータセット２４を互いに加算して、量子エネルギーセットによって表された量子エネルギーの総和を表す加算信号を発生するように構成されていてよい。
【００５０】
装置１は、上述したような量子エネルギーの加算を行うために加算器１３を有している。この加算器１３は、重み付け弁別器１２の構成要素であってよい、または重み付け弁別器１２に少なくとも間接的に接続されていてよい。加算器１３は、本実施例では重み付け弁別器１２の構成要素であり、破線で示すように、入力側がメモリ１８に接続され、出力側がデータバス３０に接続されている。
【００５１】
先ほど説明した重み付け弁別器１２の特性に加えてまたはこれに関係なく、重み付け弁別器１２は、個々の受信された量子の、一時メモリ１８内に保持されている量子エネルギーを事前決定された分布関数に従って評価し、事前決定された分布関数に基づく評価結果を表す量子信号を発生するように構成されていてよい。このような事前決定された分布関数はたとえばポアソン分布関数であってよい。
【００５２】
量子信号は、たとえば量子エネルギーデータセット２４によって表された量子エネルギーの、量子エネルギー平均値に対する分散に依存して発生させることができる。
【００５３】
重み付け弁別器１２は、出力側がデータバス３０を介して画像処理装置１４に接続され、量子信号および／または加算信号を出力側に出力するように構成されている。量子信号および／または加算信号は、検出装置３によって検出された対象４０を２つの次元の投影で表している。量子信号および／または加算信号は２Ｄ（２次元）データセットで表されていてよい。
【００５４】
画像処理装置１４は、入力側でデータバス３０を介して受信された２Ｄデータセットまたは加算信号から、特に逆投影によって、対象４０を３つの次元で表す３Ｄ（３次元）データセットを発生するように構成されている。
【００５５】
３Ｄデータセットは、本実施形態では、共同して対象４０を少なくとも部分的に３Ｄ次元で表す多数のボクセル対象点によって構成されていてよい。
【００５６】
画像処理装置１４は接続線３２を介して画像再生装置１５に接続されている。画像処理装置１４は、画像再生装置１５による再生のために、３Ｄデータセットを接続線３２を介して出力側に出力するように構成されている。
【００５７】
画像再生装置１５はタッチパネル（接触感応）式表面１７を有し、このタッチパネル式表面１７は接続線３１を介して画像処理装置１４に接続されている。タッチパネル式表面は、タッチパネル式表面１７への接触に依存して、タッチパネル式表面１７の接触場所を表す接触信号を発生し、これを出力側に出力するように構成されている。
【００５８】
たとえばタッチパネル式表面１７への接触によって間接的に接触信号を発生させることができる利用者３６の手も図示されている。たとえば画像処理装置１４は、利用者対話信号、特に接触信号に依存して、３Ｄデータセットを発生することができる。
【００５９】
画像処理装置１４は、接続線２９を介して重み付け弁別器１２に接続されている。画像処理装置１４は、入力側で接続線３１を介して受信された接触信号を、接続線２９を介して重み付け弁別器１２へ出力する。
【００６０】
たとえば重み付け弁別器１２は、検出器信号に依存して量子信号を発生するために、少なくとも２つまたはそれ以上の事前決定された割当規則を有していてよい。
【００６１】
さらに重み付け弁別器１２は、たとえば、利用者対話信号に依存して、特に接続線２９を介して受信された接触信号に依存して、量子信号を発生するための事前決定された割当規則を選択するように、および／または、量子信号および加算信号のうちの少なくとも一方の信号を発生するための事前決定された分布関数を選択するように構成されていてよい。
【００６２】
上記以外の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている構成要件によって得られ、および、従属請求項に記載された各構成要件の組み合わせによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】検出平面への対象を通り抜けたＸ線の投影によって対象を検出する検出装置の実施例を示す概略図
【符号の説明】
【００６４】
１      対象を３つの次元で検出する装置
３      検出装置
５      Ｘ線量子を送信する送信器
７      検出器
９      検出器マトリクス素子
１０      検出平面
１１      量子分離器
１２      重み付け弁別器
１４      画像処理装置
１５      画像再生装置
１６      ルックアップメモリ
１８      一時メモリ
３４      量子
４０      対象
【図１】
0005188748.tif 000002